第三章飞行操纵系统工作原理飞机操纵系统是供驾驶员对飞机起飞、爬升、巡航、着陆、和滑行实、实施操作的一整套机电或液压设备。操纵飞机绕其横轴、立轴和纵轴旋转，改变飞机的飞行状态；并且提供起飞、着陆的增升、增阻能力（地面或飞行中）以改善飞机的操纵性能（），。侧滚操纵偏航操纵民用飞机操纵系统的功能包括：俯仰操纵空中减速操纵地面减速操纵减升操纵通过人工操纵或自动控制系统操纵飞机各舵面或调整片而实现增升操纵或311飞行操纵系统的组成3.1 飞行操纵系统的组成及发展过程主操纵系统副翼操纵系统3.1.1飞行操纵系统：，方向舵操纵系统（包括偏航阻尼控制和行程控制等）和主操纵系统辅助操纵系统警告系统升降舵操纵系统；辅助操纵系统：水平安定面副翼系统扰流板系统失速警告系统配平操纵系统，前缘襟翼/缝翼、后缘襟翼操纵系统以及飞行扰流板/减速板和地升降舵系统起飞警告系统后缘襟翼面扰流板操纵系统等；方向舵系统前缘襟翼和缝翼水平安定面警告系统：失速警告系统和起飞警告系统。当飞机在接近失速状态时，失速警告给驾驶员提供抖杆警告当飞机的某些飞行操纵面不在适当的起飞位置，时，起飞警告系统提供音响警告。典型飞机操纵舵面的布局312 飞机操作系统发展过程3.1.2 民用飞机的操纵系统划分为：机械操纵系统：电传操纵系统简单复杂初级完善人工机械操纵气动助力操纵电传操纵液压助力操纵机械操纵系驾驶杆脚蹬钢索滑轮传动杆摇臂机械传动装置直接驱动各舵面:升降舵副翼方向舵:、舵面上的气动力矩反馈给驾驶员，获得力和位移的感觉。312 飞机操作系统发展过程（续）3.1.2 （续）中央操纵机构位于驾驶舱内由驾驶杆、驾驶盘和脚蹬组成系统由两部分组成：机械传动装置和介于中央操纵机构到舵面之间，有软式和硬式两种型式硬式传软式传由钢索和滑轮组成，特点：重量轻，容易绕过飞机内由传动拉杆和摇臂组成，特点：刚度大，传动装置传动装置轻飞机内部装配障碍，弹性变形和摩擦力较大。成操纵灵活312 飞机操作系统发展过程（续）人工机械操纵方式简单但对大型高速民用飞机而言操纵面的气3.1.2 （续），气动铰链力矩很大，驾驶员的体力将难以承受由很大的铰链力矩所引起的操纵力。随着飞机性能的逐步提高机械操纵系统也在迅速发展由简单，的拉杆摇臂或钢索鼓轮直接传动操纵面，发展成为带液压助力器驱动的机械操纵系统以及增加力臂调节的措施等B737，。、B747、B757和B767等飞机就主要采用液压助力操纵。这种操纵方式具有良好的动态品质，飞机上同时配有具有良好感觉特性的感觉机构，因而这种操纵方式应用很广。312 飞机操作系统发展过程（续）3.1.2 （续）随着超音速飞机的出现，飞机在高空超音速飞行，遇到了纵向静稳定性过大，动稳定性不足的问题。为解决这一问，问题，在飞机操纵系统上附加了自动增稳系统。由于增稳系统在增大飞机阻尼和改善动稳定性的同时，必然在定程度上削弱了飞机操纵反应的灵敏度从而降低了飞在一定程度上削弱了飞机操纵反应的，机的操纵性。为了消除这个缺点，在自动增稳系统的基础上研制出了控制增稳系统，改善了飞机的操纵性和机动性。312 飞机操作系统发展过程（续）3.1.2 （续）由于在复杂的机械系统中存在着摩擦、间隙和弹性变形，始终难以解决精微操纵信号的传递问题。70年代初，成功地实现了电传操纵系统。若把操纵权限全部赋予控制增稳系统，并使电信号替代机械信号而工作，机械系统处于备用地位，这就是“准电传操纵系统”；若再把备用机械操纵系统取消，就成为“纯电传操纵系统”，简称为“电传操纵系统”。空客系列A320 A340以及波音系列的B777等飞机的操纵系、统均采用电传操纵系统。32 对飞行操纵系统的要求重量轻、制造简单、维护方便、生存力好、足够的强度和刚度3.2 (1)保证驾驶员手、脚操纵动作与人类运动本能相一致。避免发生错误的操纵动作和分散驾驶员的注意力，同时可以缩短训练驾驶员的时间。(2)驾驶杆既可操纵升降舵，又可操纵副翼，同时要求在纵向或横向操纵时，彼此互不干扰。(3)驾驶舱中的脚操纵机构应当能够进行调节，以适应不同身材的需要。(4)驾驶员是凭感觉来操纵飞机的，除感受过载大小之外，还要有合适的杆力和杆位移的感觉，其中杆力尤为重要。脚蹬力和脚蹬位移也是如此。(5)驾驶杆（或脚蹬）从配平位置偏转时，所需的操纵力应该均匀增加，并（），并且力的指向总是与偏转方向相反，这样，驾驶杆（或脚蹬）就有自动回中（即回到配平位置）的趋势。正确的操纵动作应是：驾驶杆前推，机头应下俯，飞机下降；驾驶杆向左转，飞机应向左侧倾斜；左转，左侧；踩右脚蹬，机头应向右偏转。(6)驾驶杆力（或脚蹬力）应随飞行速度增加而增加，并随舵面偏转角度增大而增大。(7)为防止驾驶员无意识动杆及减轻驾驶员的疲劳，操纵系统的启动力应在合适的范围内。“启动力”是指飞机在飞行中舵面开始运动时所需的操纵力，启动力包括操纵系统中的摩擦（其中包括助力器分油活门的摩擦），预加载荷等。(8)操纵系统的间隙和系统的弹性变形会产生操纵延迟现象延迟是很危险。的，因此必须使操纵系统中的环节和接头数量最少，接头处的活动间隙量小及系统应有足够的刚度。(9)在中央操纵机构附近应有极限偏转角度止动器，以防止驾驶员用力过猛，操纵过量而使系统中某些部件或机体结构遭到损坏。(10)飞机停在地面上时，为防止舵面被大风吹坏，所有舵面应用“锁”来固，锁定。舵面锁紧系统应在飞机内部，不应采用外部锁紧装置，内锁紧装置应直接与舵面连接。为防止在起飞状态下，舵面仍处于锁定状态，要求必须在所有舵面都开锁后油门才能打开，。33 飞行操纵系统的工作原理主操纵系统用来操纵方向舵、副翼、升降舵。3.3 辅助操纵系统用来操纵水平安定面、调整片等。脚操纵手操纵升降舵中央操纵机构（座舱操纵机构）手操纵机构：操纵升降舵和副翼驾驶杆方向舵：操纵升降舵和副翼脚操纵机构：操纵方向舵传动机构（传动装置）副翼脚蹬（）将操纵机构的动作传到舵面的部分，由传动杆、摇臂、钢索、滑轮等组成。驾驶杆升降舵副翼方向舵轮等成两杆一舵加上开关电门驾驶员手、脚的操纵和人体运动的本能反应相一致驾驶员有位移和力的变化的感觉33 飞行操纵系统的工作原理(续)3.3 续副翼操纵系统的功用是与扰流板一起提供飞机横向操纵，使其绕纵轴作滚转运动。副翼操纵系统的功用是与扰流板起提供飞机横向操纵使其绕纵轴作滚转运动33 飞行操纵系统的工作原理(续)3.3 续方向舵操纵系统的功用是提供飞机偏航操纵，操纵飞机使其绕垂直轴作偏转运动。方向舵操纵系统的功用是提供飞机偏航操纵操纵飞机使其绕垂直轴作偏转运动33 飞行操纵系统的工作原理(续)3.3 续升降舵操纵系统的功用是提供飞机纵向操纵，使飞机绕其横轴作俯仰运动。升降舵操纵系统的功用是提供飞机纵向操纵使飞机绕其横轴作俯仰运动34辅助操纵系统的操纵与控制一水平安定面的操纵与控制3.4、水平安定面是用于俯仰配平的装置，其配平控制系统通过改变水平安定面的迎角来进行水平配平。水平安定面由左、右两个安定面组成，安定面由尾舱里的螺杆组件驱动，而该螺杆又由两个电气作动器（主电或自动驾驶仪）或人工钢索进行操纵。当水平安定面配平切断开关处于“正常”位置，电源处于等待状态，驾驶员可按下俯或上仰方向操纵配平控制开关，电源被接通，配平电动机构工作，然后带动下俯或上仰方向操纵配平控制开关，电源被接通，配平电动机构作，然后带动齿轮机构使滚珠螺杆转动，与安定面相连的螺母则上下移动，改变了水平安定面的迎角，从而完成了配平工作。配平速率受襟翼位置控制，襟翼收上时的配平速率是襟翼放下时的1/3。切断开关可在升降舵操纵作用与水平安定面配平作用矛盾时切断水平安定面的电动配平。在飞机起飞前，若水平安定面不在安定面指示器的安全区，如果油门杆前推，则起飞警告系统发出警告信号。自动配平，自动驾驶仪提供信号传动齿轮机构，带动滚珠螺杆，使安定面偏转，完成自动配平。人工机械配平提供水平安定面的应急配平驾驶员操纵配平手轮，带动链轮机构。驾驶员操纵配平手轮，带动链轮机构，通过钢索传动齿轮机构和滚珠螺杆驱动安定面偏转。水平安定面主电配平控制主电配平作动器是一个主电配平作动器是个双速马达115V400Hz操纵杆转换组件襟翼在收上位时，它是低速的；当襟翼未收上时，速度继电器激励，使马达作高速配平。二后缘襟翼和前缘襟/缝翼的操纵与控制1襟翼和缝翼的空气动力原理功用是增加升力，在起飞时提供相对较小阻力，而在着陆时提供较大阻力位于机翼后缘的襟翼是一种增升增阻装置。放下襟翼可以提高升力，同时也增大阻力。起飞时为了增大升力采用小角度放下，襟翼；着陆时为了增大阻力缩短着陆滑跑的距离，采用大角度放下襟翼。机翼迎角保持不变放下简单襟翼改变了机翼切面形状弧，弧曲度增大。空气流过机翼上表面时流速加快，压力降低；流过其下表面流速减慢，压力提高，使机翼上、下表面压力差增大，、，提高升力。而另一方面机翼后缘的涡流区扩大，机翼前、后缘压力差增大，使阻力同时增大。前缘缝翼位于机翼前缘，与机翼之间有一缝隙。延缓机翼的气，缝隙。流分离现象，以提高临界迎角和最大升力系数。在小迎角高速飞行时，为减小阻力，缝翼应收进，使机翼的切面有高速翼在大迎角低速面具有高速翼形；在飞行时为增加升力，缝翼应该放出使机翼切面具有低速翼形出，。液压操纵器通过机械的缝翼螺杆传动装置操纵其放出或收进。2后缘襟翼和前缘襟/缝翼操纵系统的工作原理操纵襟翼手柄，带动钢索系统和襟翼操纵阀，液压油通过襟翼操纵阀使液压马达工作，液压马达输出扭矩经齿轮机构和扭力杆被传到滚珠螺杆旋转运动变为直线运动推动襟翼在滑，轨上收放。液压系统故障时，可采用电动应急收放襟翼。时，。当后缘襟翼放下到一定量时，前缘襟翼放下到最大位置前缘缝翼则放下到中间位置，；后缘襟翼进一步放下到一个预定量时，前缘襟翼仍保持在最大放下位置，而前缘缝翼也放下到最大位置后缘襟翼收上时前缘襟/缝翼收上飞机攻角达预定值时，自动缝翼计算机接受。，。，攻角传感器的信号，控制自动缝翼操纵阀，使前缘缝翼放下到最大位置，防止飞机失速三飞行扰流板/减速板和地面扰流板操纵系统扰流板分为：面扰流板操纵系统：飞行扰流板：动作一致时，用以在飞行中和地面滑跑时作为减速器。地面扰流板：动作不同时，用于协助副翼操纵飞机的侧滚。副翼向上一侧的飞行扰流板向上偏转，副翼向下一侧的飞行扰流板保持关闭位置不变。操纵驾驶盘输入机械信号被传到副翼操纵系统以及扰流板传，动比改变机构和扰流板混合机构，通过钢索系统作动飞行扰流板动力操纵组件（PCU）的操纵阀液压油通过操纵阀进入飞行扰（），流板动力操纵组件的作动器内，驱动飞行扰流板。当飞机着陆后操纵减速板手柄液压油进入地面扰流板作动筒内地面扰后，流板被打开至最大位置,减少飞机升力，增加机轮和地面的结合力，增加刹车效率。如果满足规定的逻辑条件，所有扰流板在地面均自动打开，在任意一个油门杆前推前，自动打开的所有扰流板均收回。在中止起飞时，所有扰流板自动打开。典型飞机自动地面减速板的工作控制四调整片的操纵及控制1调整片的功用四保持飞机俯仰平衡，横侧平衡和方向平衡飞行一段时间消耗机身后段时间消耗机身后部油箱的一些燃料，使飞机重心前移，造成附加的俯力矩迫使机俯下，飞机下俯，这时驾驶员应向后带驾驶杆使升降舵上偏增大水，平安定面的上仰力矩，使作用于飞机的各俯仰力矩操纵驾驶杆偏转升降舵或是之和仍等于零，保持飞机处于俯仰平衡状态，使用调整片偏转升降舵驾驶员通过带杆可以重新保持俯仰平衡，长时间的带杆，驾驶员会疲劳。因此飞机升降舵、副翼和方向舵上一般都装有调整片升降舵调整片来使升降舵偏转以保持飞机的俯仰平衡利用方，。方向舵调整片可使方向舵偏转，以保证飞机方向平衡。利用副翼调整片可使副翼偏转，以保持飞机横侧平衡飞机出现下俯力矩，